книги / Насосы и вентиляторы

вается в нагнетательную трубу 6, а в цилиндр поступает новая пор­

ция снизу.

Насосы с проходным поршнем позволяют отсасывать жидкость

VI.5. Дифференциальный насос

VI.6. Насос с проход­ ным поршнем

В соответствии с направлением движения рабочего органа раз­ личают насосы горизонтальные (см. рис. V I.5) и вертикальные

(см. рис. V I.4). Вертикальные насосы более компактны и, кроме того,

у них равномернее износ поршней и цилиндров.

По способу приведения в действие насосы делят на прямодейст­ вующие и приводные. Прямодействующие насосы соединены не­

посредственно с поршневыми паровыми машинами, а приводные —

с электродвигателями или паровыми турбинами с помощью криво­

шипного механизма.

Небольшие поршневые насосы, применяемые, например, для подпитки систем водяного отопления или опрессовки трубопроводов,

могут иметь рычажный ручной привод. Одной из причин вытеснения

поршневых насосов насосами вращательного типа является то, что

последние значительно проще соединять с распространенными в

настоящее время электрическими и турбинными двигателями. Конструктивные детали поршневых насосов. Основным рабочим

органом поршневого насоса является поршень или плунжер. Пор­

шень (рис. V I.7) обычно изготовляют в виде чугунного диска, вели­

чина диаметра которого не более чем на 1 % меньше величины диа­

кожуха. В пластинчатых компрессорах ввиду сжимаемости газов опасность поломки устраняется.

Для пластинчатых нагнетателей можно осуществлять ориги­ нальную (но конструктивно сложную) регулировку, изменяя во

время работы насоса величину эксцентриситета и соответственно

рабочую длину пластин.

Пластинчатые насосы, так же как и зубчатые, реверсивны, их

можно непосредственно соединять с электродвигателями, но они

имеют пониженный КПД за счет трения лопастей о корпус и могут

перекачивать только незагрязненную механическими примесями жидкость, так как царапины на внутренней поверхности корпуса, нарушая плотное соприкосновение пластин с внутренней поверх­ ностью кожуха, вызывают перетекание жидкости, чем ухудшают

работу насоса.

VI.3. Лопастные насосы

Лопастные насосы выгодно применять при большой производи­

тельности и относительно малых давлениях, а в соответствии с

классификацией по удельной быстроходности — при ns> 20. При

меньших значениях ns выгоднее использовать объемные насосы.

VI. 17. Типы колес лопастных насосов

Лопастные насосы применяют для обеспечения циркуляции воды, в системах теплофикации и центрального водяного отопления, для

подачи воды в увлажнительные вентиляционные камеры, питания

котлов и во многих других случаях. Они обладают высоким КПД, могут быть непосредственно соединены с электродвигателями, имеют плавную без толчков подачу и достаточно легко регулиру­

ются. Однако при пуске, если нет подпора, лопастные насосы при­ ходится заливать, так как в противном случае через насос в начале

пуска проходит воздух, мешая развить достаточное для подсоса жидкости давление (примерно в 800 раз меньше, чем при воде).

Имеются самовсасывающие лопастные насосы, снабжаемые вклю­

чаемыми при пуске компрессорами (вакуум-насосами), которые создают во всасывающем трубопроводе разрежение и обеспечивают подсос жидкости.

Подача лопастных насосов в отличие от объемных в большой степени зависит от противодавления. Это обстоятельство в ряде случаев, когда требуется обеспечить в. эксплуатации неизменную

производительность, является недостатком, но зато оно облегчает

регулировку.

Лопастные насосы, как уже было указано, разделяют на цент­

робежные (рис. VI. 17, 7), осевые (рис. VI. 17, 2) и вихревые (см.

рис. 1.6).

Выпускают также лопастные насосы диагональные — промежу­

VI. 18. Центробежный насос

Область применения всех этих машин в первую очередь опреде­

ляется значением ns. Значениям удельной быстроходности от 20 до 100 соответствуют центробежные насосы, а значениям удельного

числа оборотов более 100 — осевые. Диагональные насосы целесооб­

разно использовать при переходных ns. Особенно выгодно применять осевые и диагональные насосы для создания циркуляции в системах центрального водяного отопления.

Лопастные насосы принято также классифицировать по величине максимального давления при оптимальном режиме на насосы низ­ кого, среднего и высокого давления. Для центробежных насосов низким давлением считается 0,15 МПа (напор меньше 15 м вод. ст.), средним 0,4 МПа (при напоре от 15 до 40 м вод. ст.), а высокое — более 0,4 МПа (при напоре более 40 м вод. ст.).

Такая система классификации по величине максимального дав­ ления без связи с подачей и другими параметрами, очевидно, несо­

вершенна. Действительно, насос высокого давления при уменьшении

частоты вращения может создавать и среднее и низкое давление.

Поскольку, однако, наибольшая возможная частота вращения и соответственно наибольшее давление определяют прочность колеса или кавитацию, эта классификация имеет некоторое конструктивное

оправдание.

В конструктивном отношении лопастные насосы подразделяют по числу и способу соединения колес в одном агрегате — на одно­

ступенчатые и многоступенчатые (рис. VI. 18 и VI. 19), односторон­

него и двустороннего всасывания (рис. V I.18 и V I.21) и по располо­ жению колеса на валу — консольные (см. рис. VI. 18) и между опор

устанавливают направляющий аппарат 3, способствующий умень­

шению гидравлических потерь на выходе с колеса в корпус.

Следует отметить, что в современных конструкциях насосов на­

правляющие аппараты применяют редко, так как они усложняют

конструкцию и увеличивают ее габариты. Лопастной направляю­ щий аппарат, кроме того, суживает область режимов с высоким

КПД.

Корпус изготовляют литой (обычно чугунный), причем по мере

раскрытия спирали может возрастать и его ширина. Разъем делают

по вертикальной или горизонтальной плоскости, т. е. в плоскости

вращения колеса или в плоскости, нормальной к ней.

Для уменьшении зазора 4 между всасывающим патрубком кор­ пуса и колесом устраивают лабиринтное уплотнение или даже применяют сальники. Этим уменьшают обратную циркуляцию жид­

кости внутри насоса («короткое замыкание»), понижающую КПД

насоса. Отверстие 5 в корпусе, через которое пропускается вал ко­

леса, также снабжают для герметизации сальником.

Колесо выполняют литым из стали, чугуна, бронзы или других материалов. Для обеспечения более благоприятных условий течения жидкости в каналах между лопастями, а также для уменьшения гидравлических потерь в колесе каналы, как правило, изготовляют

с плавным контуром поворотного участка и рабочих лопастей, а так­

же с уменьшением ширины по мере увеличения радиуса (конические

колеса).

Особенностью колес центробежных насосов являются отогнутые

назад лопасти (р2< 9 0 °) . Такая конструкция обеспечивает наимень­

шие гидравлические потери при течении жидкости между лопастями

и при входе в кожух. При этом коэффициент давления получается

небольшим, но вполне достаточным для получения при высоких

плотностях капельных жидкостей необходимых давлений. Давления до 1 МПа (напоры до 100 м вод. ст.) на одну ступень могут быть

получены при окружных скоростях до 50 м/с, хотя из соображений прочности могут быть допущены еще более высокие окружные скорости.

Увеличение давления, если дальнейшее увеличение частоты вращения ограничено по соображениям прочности, удобства при­

вода или опасения кавитации, достигается последовательным соеди­

нением нескольких ступеней (на рис. VI. 19, У, 2, 3, 4), причем для

Выпуск_ |f просочившейся

VI.20. Разгрузка осевого давления

обеспечения компактности конструкции соединительные каналы

предусматривают при отливке корпуса.

При разработке конструкции насоса следует учитывать, что

внем возникает осевое давление на рабочее колесо (рис. VI.20, У),

врезультате чего приходится предусматривать разгрузочные устрой­ ства. Осевое давление возникает главным образом вследствие того,

что на задний диск У и переднее кольцо 2 колеса действует дав­

ление со стороны жидкости в корпусе. При этом, ввиду того, что площадь заднего диска больше площади переднего кольца, резуль­

тирующая этих двух сил направлена в сторону всасывания.

Вкрупных насосах сила осевого давления может достигать

нескольких тонн, и требуются серьезные меры для ее снижения, так как иначе колесо сместится и может произойти повреждение насоса.

Впростейших центробежных насосах низкого давления для раз­ грузки давления просверливают отверстия в заднем диске колеса, однако такое мероприятие связано с увеличением гидравлических

потерь.

Внасосах высокого давления можно применять гидравлические

разгрузочные устройства и упорные подшипники.

Принцип действия разнообразных по конструкциям гидравли­

ческих разгрузочных устройств (см. рис. VI.20, 2) основан на подаче воды под давлением из корпуса У в особую камеру 2, где располо­

жена вращаемая вместе с валом шайба 3. Давление, действующее на шайбу, компенсирует осевое усилие, поскольку оно направлено в

противоположную сторону. При изменении осевого давления шайба

вместе с валом сдвигается, ширина щели и количество просачи­

вающейся через нее наружу жидкости изменяются, в результате чего